WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Лысенко Ярослав Алексеевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЫ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ БАРАБАНОМ-АКТИВАТОРОМ

Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы

(коммунальное хозяйство и сфера услуг)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Шахты - 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ГОУ ВПО ЮРГУЭС) на кафедре «Прикладная механика и конструирование машин»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Кузнецов Сергей Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Петросов Сергей Петрович

кандидат технических наук, доцент

Нефедов Виктор Викторович

Ведущая организация

ЗАО “Прогресс” г. Шахты

Защита состоится «29» июня 2009 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д 212.313.01 при Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса по адресу: 346500, г. Шахты Ростовской области, ул. Шевченко, 147, ауд. 2 247.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса.

Текст автореферата размещен на сайте ЮРГУЭС: http: www.sssu.ru

Автореферат разослан: «29» мая 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Куренова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время выпускается огромное количество стиральных машин, отличающихся друг от друга способами загрузки, активации и отжима белья. Так, активаторные стиральные машины обрабатывают белье с высокой производительностью, но при этом сильно изнашивают белье. Воздушно-пузырьковые стиральные машины, использующие эффект кавитации при стирке, обрабатывают белье также с высокой производительностью и высоким износом белья, при этом используют большое количество воды и порошка. Ультразвуковые стиральные машины при стирке используют акустические колебания, это позволяет снизить износ белья, однако такие машины обладают низкой отстирываемостью, это связано в первую очередь с тем, что белье не подвергается перемешиванию. Вибрационные стиральные машины отличаются интенсивным воздействием на белье посредством мембраны, которая нагнетает потоки воды, но такие машины работают шумно и потребляют большое количество энергии и воды. Что же касается барабанных стиральных машин, то они обрабатывают белье с минимальным износом, но при этом обладают низкой производительностью.

Перенасыщенность рынка бытовой техники практически однотипными стиральными машинами с горизонтальным расположением барабана и прерывистой организацией техпроцесса требует более пристального внимания к менее распространенным конструкциям с вертикальным барабаном и верхней загрузкой. Такие машины не только более удобны в работе, но и более перспективны в плане организации непрерывного техпроцесса, обеспечивающего большую производительность без снижения качества обработки белья.

Таким образом, актуальность темы обусловлена потребностью рынка бытовой техники в высокопроизводительных и компактных автоматических стиральных машинах с вертикальным барабаном, совмещающим роль центрифуги с ролью активатора.

Цель работы. Целью данной диссертационной работы является разработка теоретических предпосылок и создания конструкции принципиально новой стиральной машины с вертикальным барабаном в качестве активатора и с непрерывной организацией техпроцесса обработки белья. Под непрерывной организацией техпроцесса понимается наиболее экономичный и производительный режим работы стиральной машины, при котором барабан не только не изменяет направление своего вращения, но и не останавливается в течение цикла обработки белья.

Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:

  • анализ принципа работы и характера воздействия на обрабатываемое белье существующих разновидностей стиральных машин и их конструктивные особенностей для определения наиболее перспективного способа активации белья;
  • обоснование возможности создания и разработка высокопроизводительной стиральной машины с вертикальным барабаном в качестве активатора;
  • исследование конструктивных и режимных способов перехода через резонанс с целью выявления наиболее эффективных из существующих;
  • экспериментальное определение резонансной угловой скорости вращения стирального барабана;
  • определение основных режимных параметров исполнительного механизма экспериментального образца стиральной машины
  • создание экспериментального образца стиральной машины с вертикальным барабаном-активатором и непрерывной организацией техпроцесса.

Методология и методы исследования. Решение поставленных задач диссертационного исследования осуществляется на основе методов и средств теории бытовых машин и приборов, проектирования бытовых стиральных машин, сопротивления материалов, теории машин и механизмов, теоретической механики, теории колебаний, теории балансировочной техники, а также с использованием экспериментального метода. Исследования проводились с применением современных компьютерных средств, позволяющих определять параметры и характеристики механических систем путем реализации математических моделей аналитическим, численным и инженерным методами.

Научная новизна:

  • обоснована необходимость дополнения к классификации стиральных машин, учитывающего наряду со степенью механизации стиральной машины способ активации раствора;
  • анализ способов уравновешивания барабана показал необходимость развития режимных методов борьбы с резонансными явлениями, включающими в себя программные воздействия на привод и барабан;
  • предложена торсионная гипотеза возникновения поперечных колебаний вертикального ротора, суть которой состоит в том, что именно крутильные колебания неуравновешенного ротора, находящегося в фазе разгона, приводят в конечном итоге к возникновению поперечных колебаний, к резонансу и к его самоустановке.
  • установлена зависимость, учитывающая взаимодействие крутильной и поперечной жесткости в режиме негармонических автоколебаний и разработана математическая модель колебательного процесса, учитывающая нелинейность коэффициента поперечной жесткости в процессе крутильных колебаний ротора;
  • разработан диссипативный способ экспериментального исследования резонансных процессов роторных систем, состоящий в двукратном дифференцировании разгонной кривой и предназначенный для применения в системах оперативной индикации начала резонанса.

Практическая ценность:

  • предложенные теоретические предпосылки реализованы в конструкции новой стиральной машины с вертикальным барабаном-активатором и непрерывной организацией техпроцесса, сочетающей высокую производительность и качество обработки белья, защищенной патентом РФ;
  • доступность и универсальность диссипативного способа исследования резонансных явлений позволила не только реализовать его в конструкции стиральной машины с вертикальным барабаном-активатором с целью оперативного задействования режимных средств преодоления резонанса, но и внедрить его в качестве самостоятельного научного продукта в системах индикации нала резонансной зоны;
  • разработан пакет программ для определения основных режимных параметров стиральной машины с вертикальным барабаном-активатором в математической среде Maple и среде Excel с использованием макросов Visual Basic of Applications (VBA);
  • разработана инженерная методика расчета режимных и прочностных параметров стиральной машины с вертикальным барабаном-активатором и непрерывным режимом обработки белья.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, представленных в диссертации, подтверждается созданием работоспособного экспериментального образца стиральной машины, результатами экспериментальных исследований взаимодействия поперечных и крутильных колебаний, а также исследования резонансных явлений диссипативным способом с использованием стандартных измерительных приборов, оригинальных технических решений и современных методик ведения исследований и статистической обработки результатов эксперимента.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на научно-технических конференциях Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (г. Шахты, 2003, 2005, 2006, 2008 гг.) и Южно-Российского государственного технического университета (НПИ), а также совместной научной конференции Восточно-Украинского университета им. В.Даля и Средиземноморского университета АКДЕНИЗ (Турция, Анталия). Разработка экспонировалась на выставках разного уровня, в том числе на Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ в г. Новочеркасске ИНОВ-2003 и ИНОВ-2007.

Полностью работа обсуждалась и рекомендована к защите на расширенном заседании кафедры «Прикладная механика и конструирование машин» ГОУ ВПО ЮРГУЭС с участием ведущих преподавателей кафедр «Машины и аппараты бытового назначения», «Математика», «Энергетика и безопасность жизнедеятельности», «Информационные системы и радиотехника».

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 8 работ, в том числе одна из перечня ВАК, а также получен патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложений и содержит 172 страницы машинописного текста, 54 рисунка, 17 таблиц и список литературных источников из 129 наименований.

Диссертация выполнена на кафедре «Прикладная механика и конструирование машин» ГОУ ВПО Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, показана научная и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрена классификация стиральных машин и предложено дополнение к ней, учитывающее способ активации стирального раствора, а также проанализированы конструкции стиральных машин и конструктивные способы снижения колебаний.

Установлено, что, согласно ГОСТ 8051-93, существующие системы признаков стиральных машин учитывают лишь степень механизации машин, при этом способ активации остается неучтенным. Попытки дополнить классификацию свидетельствуют о том, что действующий стандарт не отвечает требованиям времени, т.к. появились пузырьковые и ультразвуковые стиральные машины. Одной из таких попыток является дополнение В.В. Коляды. Автор предлагает классифицировать стиральные машины по способу загрузки и габаритным размерам, однако, данное дополнение не учитывает неавтоматические стиральные машины, которые продолжают пользоваться популярностью среди населения.

Если в качестве основной характеристики стиральной машины принять ее производительность, то самым существенным классификационным признаком следует признать способ активации раствора. Такая тенденция обнаруживается в дополнениях к классификации, предложенных, например, Э.В. Лиром и В.А. Бородиным. Так, Э.В. Лир предлагает делить стиральные машины по способу активации на машины с вращающимися рабочими органами, вибрационные, а также с направленным потоком жидкости или воздуха. Стоит отметить, что для вибрационных стиральных машин в качестве механического источника вибраций могут использоваться роторные вибраторы, а в стиральных машинах с направленным потоком жидкости или воздуха поток также может создаваться вращающейся крыльчаткой или осевым колесом.

Стиральные машины по способу активации стирального раствора В.А. Бородин и С.А. Лихачев подразделяют на:

активаторные;

барабанные;

воздушно-пузырьковые;

ультразвуковые;

вибрационные.

В связи с важностью указанного признака предлагается расширение для классификации, учитывающее наряду со степенью механизации стиральной машины способ ее активации раствора, обозначаемый первой буквой от названия способа активации. В то же время существенным для производительности фактором может оказаться расположение оси барабана – вертикальное или горизонтальное. Большинство барабанных стиральных машин имеет горизонтальный барабан, в то время как вертикальный барабан используется только в качестве центрифуги, но не для активации раствора.

В контексте предложенного расширения первая часть классификации, которая учитывает степень автоматизации, остается неизменной (рис.1), вторая и третья составляющая обозначает способ активации и номинальную загрузку.

Рисунок 1 – Классификационный шифр стиральных машин

Так как в перечисленных способах активации существенное место занимают вибрации, а для барабанных стиральных машин вибрация является нежелательным фактором, был проведен обзор конструктивных способов снижения колебаний, который выявил, что применение демпфирующих, а также автоматических уравновешивающих устройств (АУУ) приводит к усложнению, утяжелению и удорожанию машины. Кроме того, например, АУУ Леблана вносит неуравновешенность в дорезонансной области, АУУ Сирля оказывает тормозящее воздействие на систему, а маятниковые АУУ вносят наибольшие добавочные реакции в опоры. В то же время возможности режимных способов далеко не исчерпаны. К ним относятся повышение мощности привода в момент прохождения через резонанс, так называемый «метод двойного пуска», применение активных магнитных опор и тормозящее воздействие на ротор (барабан).

Во второй главе изложены основные положения торсионной гипотезы колебаний вертикального вала с неуравновешенным ротором (барабаном).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»